$天奈科技(SH688116)$  北京大学电子学院碳基电子学研究中心彭练矛-张志勇团队在下一代芯片技术领域取得了重大突破,成功研发出世界首个基于碳纳米管的张量处理器芯片(TPU)。这个芯片由3000个碳纳米管场效应晶体管组成,能够高效执行卷积运算和矩阵乘法。该芯片采用了新型器件工艺和脉动阵列架构,可实现并行的2位整数乘积累加运算。实验表明,基于该TPU的五层卷积神经网络可以在功耗仅为295W的情况下,实现高达88%的MNIST图像识别准确率。研究团队通过优化碳纳米管制造工艺,获得了纯度高达99.9999%的半导体材料和超洁净表面,从而制造出具有高电流密度和均匀性的晶体管。模拟结果显示,采用180纳米工艺节点的8位碳纳米管TPU有望达到850 MHz的主频和每瓦1万亿次运算的能效水平。这一成果标志着碳纳米管技术在芯片领域取得重大进展,有望满足人工智能时代对高性能、高能效芯片的需求 。

此外,北京大学电子学院、碳基电子学研究中心彭练矛院士-张志勇教授联合课题组,基于碳纳米管晶体管这一新型器件技术,结合高效的脉动阵列架构设计,成功制备了世界首个碳纳米管基的张量处理器芯片。该芯片采用2bit MAC(乘累加单元),3微米工艺技术节点,共集成了3000个碳基晶体管,可实现图像轮廓识别、提取等功能,图像轮廓提取正确率高达100%。通过脉动阵列架构设计,芯片可实现高效地数据复用,大大节约了张量运算所需的数据存储、搬运等操作,精准匹配了神经网络的运算特点 。

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